既然这些红移不能用多普勒效应解释，那么它产生的原因究竟是什么呢。光在发射时固然有许多因素影响它的频率，但宇宙中这么多天体都如此有规律地只随着远离我们的距离而变化，就难以理解了。光在它漫长的传播路径上经历了几亿至上百亿年的岁月，这期间必然比它在发射的一瞬间有更多的因素影响着它的频率。现在人们了解到，在星系际空间中存在着星系际介质，它的密度在10E-29克/立方厘米以下。成分与银河系的大致相同，除了有能对星光产生可见效应的星系际气体、尘埃和固态物质、低光度星体外，还有大量的基本粒子。
据估计，星系间基本粒子的质量占了整个宇宙总质量的绝大部分，它们是看不见的。
光与介质的相互作用是复杂的，介质不仅能吸收光，还能再发射光；再发射的光，其频率不仅仅只是原有的频率，还有其他的频率，只是在原有频率及其附近强度最大。其实，人们早已熟知光子在传播过程中由于与介质的相互作用会逐渐转变成低频的光子。但过去人们认为这只会使谱线衰减而不会产生红移。
星光必须通过介质才能到达地球，所以光谱线必定会红移，而且距离越远红移量越大，这与哈勃公式是一致的。对宇宙红移来说，应先扣除介质产生的红移效应，剩余部分才可能解释成多普勒效应，这是处理观测数据所必需的步骤。但以前在得出膨胀宇宙模型时，并没有做这件工作，扣除后的结果无非是3种情况：第一种全部扣完，宇宙是稳定的。第二种还有剩余，宇宙是膨胀的。不过，这时膨胀速度要比现在认为的速度慢得多，宇宙的年龄也比现在算出的大许多。第三种是负值，宇宙正在收缩。由于我们目前对宇宙空间的情况了解甚少，虽然对地球上的介质与波的相互作用知道一些，但毕竟对在星系际空间中实际发生的情况知道甚微，也许还有些重要的相互作用没有认识到，介质产生红移扣除的结果很难认为是已经完成。也许我们应当反过来，即从宇宙红移来反推星系际介质的情况，这是因为，我们所看到的宇宙是有层次的，有行星、恒星、星团、星系，星系团，总星系等，它们的平均密度呈指数下降，这些都说明宇宙是不均匀的。地球绕太阳转动，太阳绕银河系中心转动，银河系绕本星系团的中心转动，星系团又绕以宇宙背景辐射所表征的经过平均后的星系际空间的介质运动，宇宙也不是各向同性的。这是我们所能看见的最远的宇宙的情况。
大家知道，对于一个引力系统来说，只有具有一定的旋转才可能维持比较稳定的结构。宇宙是膨胀的、稳定的还是收缩的，要扣除星系际介质的效应后才能确定。而扣除介质的效应需要对星系际介质有较详细的了解，这在目前还难以做到。
星系际空间是充满介质的，科学家们通过研究得知：宇宙的膨胀收缩只有扣除介质的效应才能做到。科学家们已经对这种现象做出了合理的解释，揭开了宇宙的一个谜团。
来自“天外”的灾难
我们常说的一句成语“天灾人祸”，它告诉我们，由于人为原因造成的灾难是可以避免的。但是，非人为原因造成的灾难人类就无法避免。
所谓的“天灾”，在人类历史的发展过程中，不止一次出现过。如战争爆发、瘟疫流行、朝代灭亡等等，使人类文明的火焰由熊熊燃烧变得忽明忽暗。
这样的时刻在公元6世纪就来临过一次。黑暗笼罩了欧洲，罗马帝国从它一度无限延伸的边界上节节败退，艺术和科学陷入停滞，连太阳也钻入云端。“我们为在正午时分看不到自己身体的影子，为太阳巨大的热量变得虚弱微薄而感到大为惊异，”意大利的历史学家弗拉维奥斯·卡西奥多鲁斯在当时写道，“我们的夏天并不炎热，庄稼被北风冻坏了，而雨水就是不来。”瘟疫接踵而至，数十万人丧生。如果历史记录还存在的话，世界应当是在匆忙之间陷入了地狱，但是人们一直既没有找到全球曾经发生灾难的证据，又对灾难的成因困惑不解。
最新的科学发现为当时短暂而残酷的全球性生态危机提供了佐证。从留下来的树木的年轮里，可以清楚地看出从公元5世纪30年代起，尤其是在公元5世纪40年代之后，曾有若干年寒冷的天气阻碍了树的生长。这些树木的年轮上还表明，在公元前16世纪和公元前11世纪之间，还出现过类似的事件。还有一些较少见的当时的文字记录，似乎也描述了这段社会重大变化和崩溃的过程。
那么是什么样有力的武器使得人类文明的里程在几年之中发生巨大的改变呢？最可能的，也是与现有的证据最吻合的答案，就是古代中国人和欧洲人所描绘天空中的“龙”——彗星（或者是小行星）撞击地球，喷洒下一片灰尘，将整个世界笼罩在内，也使日光变得昏暗。
除了彗星以外，更大的和更少见的火流星也光顾过地球，而正是这种爆炸性的流星火球的袭击，在6500万年前结束了恐龙对地球的统治。20世纪初，一颗小一点，也普通些的火流星在西伯利亚荒野的通古斯河上爆炸，其爆炸能量相当于1945年毁灭广岛的原子弹的2000倍。而仅仅在六年前，宇航员们还曾经目睹了已成碎片的“鞋匠－列维7号”彗星撞击木星的壮观场面。所以，这样的撞击发生在古代所造成的冲击和结果，也就可想而知了。
人类只有更好地认识世界和宇宙才能在灾难来临前做出反应。在人类历史的发展过程中“天灾”曾有过巨大的破坏。只有认识宇宙，才能造福人类。
宇宙的组成和结构
茫茫的宇宙中存在着各种天体，变化万千，绚丽多彩，但它们不是杂乱无章的，而是表现出了极高的层次性。
1.行星
我们居住的地球是太阳系的一颗大行星。太阳系一共有九颗大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除了大行星以外，还有60多颗卫星、为数众多的小行星、难以计数的彗星和流星体等。它们都是离我们地球较近的，是人们了解的较多的天体。
2.恒星和星云
晴朗的夜空，我们用肉眼可以看到许多闪闪发光的星星，他们绝大多数是恒星，恒星就是像太阳一样本身能发光发热的星球。我们银河系内就有1000多亿颗恒星。恒星常常爱好“群居”，有许多是“成双成对”地紧密靠在一起的，按照一定的规律互相绕转着，这称为双星。还有一些是3颗、4颗或更多颗恒星聚在一起，称为聚星。如果是十颗以上，甚至成千上万颗星聚在一起，形成一团星，这就是星团。银河系里就发现1000多个这样的星团。
在恒星世界中还有一些亮度会发生变化的星——变星。它们有的变化很有规律，有的没有什么规律。现在已发现了2万多颗变星。有时候天空中会突然出现一颗很亮的星，在两三天内会突然变亮几万倍甚至几百万倍，我们称它们为新星。还有一种亮度增加得更厉害的恒星，会突然变亮几千万倍甚至几亿倍，这就是超新星。
除了恒星之外，还有一种云雾似的天体，称为星云。星云由极其稀薄的气体和尘埃组成，形状很不规则，如有名的猎户座星云。
在没有恒星又没有星云的广阔的星际空间里，充满着非常稀薄的星际气体、星际尘埃、宇宙线和极其微弱的星际磁场。随着科学技术的发展，人们必定可以发现越来越多的新天体。
3.银河系及河外星系
随着测距能力的逐步提高，人们逐渐在越来越大的尺度上对宇宙的结构建立了立体的观念。这里第一个重要的发展，认识了银河。它包含两重含义，一是了解了银河的形状，二是认识了河外天体的存在。
银河系是一个庞大的恒星集团，这样的恒星集团叫星系。银河系中大部分恒星分布成扁平的盘状。盘的直径为25kpc（千秒差距，1秒差距＝3.26光年＝3.09亿亿米），厚度约为2kpc。盘的中心有一球状隆起，称为核球。盘的外部由几条旋臂构成。太阳位于其中一条旋臂上，距离银心约7kpc。银盘上下有球状的延展区，其中恒星分布较稀疏，称为银晕。晕的总质量约占整体的10%，直径约为30kpc。我们的太阳，就其光度、质量和位置讲，都只是银河系中一个极普通的成员。
此外重要的是，并非天穹上一切发光体都是银河系的一部分。设想有一个类似银河系的恒星集团，处于500kpc的距离上（银河自身大小为30kpc），其表观亮度与2pc远处一颗类似太阳的恒星是一样的。因此对天穹上的某个光点，只有测定它的距离，才能区分它是银河系内的恒星还是银河系外的另一个星系。实际上，天穹上的大多数光点是银河系的恒星，但也有相当大量的发光体是与银河系类似的巨大恒星集团，历史上曾被误认为是星云，我们称它们为河外星系，现在已知道存在1000亿个以上的星系，如著名的仙女星系、大小麦哲伦星云就是肉眼可见的河外星系。星系的普遍存在，表明它代表宇宙结构中的一个层次，从宇宙演化的角度看，它是比恒星更基本的层次。
20世纪60年代以来，天文学家们还找到一种在银河系以外像恒星一样表现为一个光点的天体，但实际上它的光度和质量又和星系一样，我们叫它类星体，现在已发现了数千个这种天体。
4.星系团
星系的空间分布不是无规则的，它也有成团现象。上千个以上的星系构成的大集团叫星系团，大约只有10%星系属于这种大星系团。大部分星系只结成十几、几十或上百个成员的小团。可以肯定的是，星系团代表了宇宙结构中比星系更大的一个新层次。这层次的尺度大小为百万秒差距，平均质量是星系平均质量的100倍。
5.大尺度结构
今天人们把10Mpc以上的结构称为宇宙的大尺度结构（目前观测到的宇宙的大小是104Mpc）。至今大尺度上的观测事实远不是十分明确的。有趣的是，有迹象表明，星系在大尺度上的分布呈泡沫状。即有许多看不到星系的“空洞”区，而星系聚集在空洞的壁上，呈纤维状或片状结构，这一层次的结构叫超星系团。它的典型尺度为几十兆秒差距。
行星、恒星、星云、星系，它们是组成宇宙的基本结构，这就是我们对宇宙面貌的基本认识。
对宇宙的认识，人类只是刚刚迈出了一小步，对茫茫的宇宙中存在的各种天体，我们只有基本认识，有许多的未解之谜期待着人类去研究。
正在慢慢变暗的宇宙
三位天文学家通过对银河系周围4万颗星系的观测和研究，发现宇宙正在慢慢变暗。
英国爱丁堡大学天文研究所教授海文斯等人，对已有140亿年“高龄”的宇宙，在各个不同时期特别是在青年期和刚刚形成的恒星数量进行了分析，并破译了各星系星光中隐藏的“化石记录”。结果发现，几十亿年以来宇宙并没有诞生足够数量的新恒星取代已经死亡的古老恒星，因而整个宇宙的光亮度变小了。
此前，天文学家主要依靠观测遥远的星系，曾获得了宇宙正在慢慢变暗的证据。但海文斯等人首次利用不同的方法，获得了更加完整的图像。
星系能够发射出由各种恒星组成的组合光，年轻恒星发出的大部分光是蓝色的，而且是来自温度非常高的巨恒星。这些发蓝色光的恒星的生命节奏很快，往往在很年轻时就死掉，通常以超新星爆发的方式结束其一生。死亡后，它们不再发类似古老恒星所发出的红色星光。观测中发现，很多星系发红色光而不是蓝色光，这表明它们形成的年代很久远。
海文斯说：“我们的分析证实，恒星形成的时期快过去了。在我们所研究的众多星系中，从大约60亿年前到现在，新诞生的恒星数量正在减少。这段时间大约相当于太阳系的年龄。”
浩瀚的宇宙无边无际，它每时每刻都在发生着变化，有的变化我们能直接观察到，有的变化是非常微小的，例如宇宙正在变暗这个现象就是天文学家们长期观测的结果。
地球的磁极倒转现象
我们都知道，地球有南北极磁场，很多人以为它们是固定不变的。其实，在地球演化史中，“磁极倒转”事件经常发生，那是非常激动人心的一幕。那么，磁极倒转对地球有什么影响？
众所周知，磁针无论在地球何处，其两端总是分别指向南北方向，说明地球是一块巨大的磁场。然而，地球的磁场并非亘古不变，它的南北磁极曾经对换过位置，即地磁的北极变化成地磁的南极，而地磁的南极变成了地磁的北极，这就是所谓的“磁极倒转”。
事实上，自从有人类以来还未出现过地球磁极倒转。但在此之前，我们居住的这个地球上，确实多次发生过磁极倒转事件。
仅在近450万年里，就可以分出四个磁场极性不同的时期。有两次和现在基本一样的“正向期”，有两次和现在正好相反的“反向期”。而且，在每一个磁性时期里，有时还会发生短暂的磁极倒转现象。
地球磁场的这种磁极变化，同样存在于更古老的年代里。从大约6亿年前的前寒武纪末期，到约5.4亿年前的中寒武世，是反向磁性为主的时期；从中寒武世到约3.8亿年前的中泥盆世，是正向磁性为主的时期；中泥盆世到约0.7亿年前的白垩纪末，还是以正向极性为主；白垩纪末至今，则是以反向极性为主。如果把地球的历史缩短成一天，在这期间你会发现手上的指南针像疯了似的乱转，一会儿指南一会儿指北。
地球磁极倒转造成的后果相当严重，将影响整个自然界。专家们指出，最大的灾难莫过于强烈的太阳辐射。
平时，这些宇宙射线在太空中就被地球磁场吞没了。然而地球两极倒转过程中一旦地球磁场消失，这些太阳粒子风暴将会猛击地球大气层，对地球气候和人类命运产生致命的影响。这一天如果真的到来，一些低轨道人造卫星也将完全暴露在太阳电磁风暴的吹打中，不久就会被完全摧毁。另外，许多靠地球磁场导航的生物，诸如燕子、羚羊、鲸鱼、鸽子和趋磁性细菌等，都会迷失方向。有的科学家甚至因此怀疑，地球磁极倒转曾是古人类文明覆灭的原因。
在地球磁场发生倒转直至新的磁极产生之前，地球磁场的强度会持续减弱。正因为如此，科学家们一直关注着地球磁场强度的变化。通过数据对比，科学家们惊讶地发现，地球磁场强度正在急剧地变弱。
不久前，巴黎地理学会的科学家高斯尔·胡洛特通过观测发现，在靠近地球两极的地方，地球磁场差不多已经完全消失。在过去的二十多年中，胡洛特一直通过人造卫星研究地球的磁场变化。卫星携带的仪器可以对整个地球进行磁场强度和方向的测量，从而知晓分辨能力为100千米的磁场的所有细节。胡洛特称，这是地球南北两极不久将要出现磁极大倒转的危险信号！
